(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオディーゼル燃料油を製造する製造装置であって、
上記製造装置は、少なくとも
原料油脂を加熱する加熱装置を内部に備え、原料油脂の流出口が形成された加熱槽と、
上部に入口及び下部に出口が形成され、該入口は前記加熱槽の流出口に着脱可能に連通して、交換可能になっている第１処理カラムと、
前記第１処理カラムの出口と着脱可能に連通され、内部に攪拌装置を有する反応槽と、
前記反応槽内と連通して該反応槽にアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を供給する貯留槽と、
前記反応槽の反応液の流出口と連通する三方弁と、
上部に入口及び下部に出口が形成され、該入口は前記三方弁に着脱可能に連通して、交換可能になっている第２処理カラムとを、具備してなり、
前記第１処理カラムは、酸吸着剤及び水分吸収剤が充填されたものであり、前記第２処理カラムは、塩基吸着剤及び水分吸収剤が充填されたものであることを特徴とするバイオディーゼル燃料油製造装置。
【請求項２】
前記三方弁は電磁弁からなり、また、グリセリンを主とする層と脂肪酸アルキルエステルを主とする層とを識別する感知センサーが反応槽と三方弁との間に配され、感知センサーに基づいて三方電磁弁の開閉を制御する請求項１記載のバイオディーゼル燃料油製造装置。
【請求項３】
加熱槽の流出口と前記第１処理カラムの入口との間及び／又は前記反応槽の流出口と前記第２処理カラムとの間に、多数の孔を有する目皿が設置されている請求項１又は２に記載のバイオディーゼル燃料油製造装置。
【請求項４】
請求項１記載のバイオディーゼル燃料油製造装置に使用される交換可能な前記第１処理カラム又は前記第２処理カラムであって、前記カラム容器内には、含水率により色変化する水吸収機能測定用のインジケータ及び／又はｐＨ変化により色変化する吸着剤機能測定用のインジケータが含まれ、該カラム容器の少なくとも一部が透明壁で構成されている交換可能な吸着剤充填カラム。
【請求項５】
前記カラム容器がカラム容器本体と熱収縮性フィルムからなることを特徴とする請求項４記載の吸着剤充填カラム。
【請求項６】
前記容器には該入口及び出口を密封する易開封性フィルムが設けられる請求項４または５に記載の吸着剤充填カラム。
【請求項７】
前記出口の易開封性フィルムが折り返しピール部を有する請求項６に記載の吸着剤充填カラム。
【請求項８】
下記（１）〜（５）の工程を包含することを特徴とするバイオディーゼル燃料油の製造方法；
（１）原料油脂を流動状態にする温度以上、エステル交換反応に用いられる低級アルコールの沸点より低い温度以下で加熱する工程、
（２）酸吸着剤及び水分吸収剤が充填された第１処理カラムに、上記（１）の工程を経た原料油脂を通して、該原料油脂中の水分及び遊離脂肪酸を除去する工程、
（３）上記（２）工程の原料油脂を反応槽に導入し、且つアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を反応槽に導入し、原料油脂と該溶液を混合攪拌してエステル交換反応する工程、
（４）上記（３）の工程で得られた反応液を、グリセリンを主とする層と脂肪酸アルキルエステルを主とする層とに自重又は遠心分離で層分離させてグリセリンを主とする層を取り出す工程、
（５）塩基吸着剤及び水分吸収剤が収納された第２処理カラムに、上記（４）の工程の脂肪酸アルキルエステルを主とする層の液を通して、該脂肪酸アルキルエステル中の水分及び不純物を除去する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輸送機関用燃料として使用可能なバイオディーゼル燃料油の製造装置、それに使用する吸着剤充填カラム及びバイオディーゼル燃料油の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、バイオディーゼル燃料は世界的にニーズが高まっており、輸送機関用燃料として使用可能であるとともに、資金が少なくても製造することが可能であって、誰もが簡単に製造することができるものが求められている。【０００３】
ところが、輸送機関用燃料としての使用を目的とするのであれば、燃料油の純度はある程度高いものでなければトラブルを招く。しかるに、バイオディーゼル燃料の製造法として一般的であるアルカリ触媒法による製造においては、種々の不純物、副生物が生じる。原料油脂中には、その種類によって内容、多寡を異にするが、遊離脂肪酸、水分、固形分が含まれている。さらに、製造過程で得られる副生物のグリセリン、未反応物の低級アルコール、アルカリ触媒、トリグリセリド、反応中間体のジグリセリド、モノグリセリドがある。加えて、水や遊離脂肪酸があるため、ケン化物もできる。これらを適切に除去する必要があり、簡単には製造できない。【０００４】
不純物をエステル交換反応後に除去する方法としては、水洗する方法と吸着剤により吸着除去する方法とがある。前者による方法は、その廃水による環境負荷が高い点に問題が残る。また、後者による方法は吸着剤を充填したカラム交換時期の判断が難しく、交換時期が早すぎるとコスト高を招き、交換時期が遅すぎると製品の品質の低下を招くという問題がある。【０００５】
また、不純物をエステル交換反応前に除去する方法としては、従来、原料油脂をある時間静置させて水分等を除去し、次に、植物油脂中に当初から含まれている水分、遊離脂肪酸などの揮発分は減圧により除去することも一部で行われている（特許文献１参照）。この方法では静置させるためにある程度の時間と設備が必要になる。その上、その間エステル交換反応させることもできないという点で装置を遊ばせることになる。しかも、減圧装置を設けるとなるとバイオ燃料製造装置全体が嵩張ったものとなり、高価なものになるという問題がある。
また、バイオディーゼル燃料油の製造装置は、大々的な工業プラントを必要とするものが多く、例えば、本出願人が提案している固定触媒下で、且つ超臨界法でバイオディーゼル燃料油を製造する技術がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３９３４６３０号公報
【特許文献２】特開平２００６−１９３４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、装置が小型化でき、資金が少なくても製造することが可能であり、輸送機関用燃料として使用可能なバイオディーゼル燃料油の製造方法並びに製造装置及び関連付属部品を提供することにある。さらに好適には、上記製造方法並びに製造装置及び関連付属部品であって、これを用いて誰もが簡単にバイオディーゼル燃料油を製造することができるものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、従来、原料をある時間静置させて水分等の不純物を除去するために装置を遊ばせていたのを、特定の吸着剤、吸収剤を使用することで、このようなある時間静置させることをしなくても、エステル交換反応前の油脂中の不純物の除去が適切なカラム構成により簡単にできること、また、かかるエステル交換反応前に用いる吸着剤も、またエステル交換反応後に用いる吸着剤も、適切な時期にカラムを容易に交換することで、誰もが簡単にある品質以上の脂肪酸アルキルエステルが得られることを見出し、本発明に至ったものである。
即ち、本発明は、以下の構成及び構造を特徴とするものである。【０００８】
（１）バイオディーゼル燃料油を製造する製造装置は、上部から順に加熱槽、第１処理カラム、反応槽、三方弁、及び第２処理カラム、必要により製品貯留タンクを有する。また、三方弁にはグリセリン回収槽が設けられる。
加熱槽は、内部に原料油脂を加熱する加熱装置を備え、原料油脂の流出口が形成され、第１処理カラムは、上部に入口及び下部に出口が形成され、その入口が加熱槽の流出口に着脱可能に連通して、交換可能になっている。
反応槽は、第１処理カラムの下部の出口と着脱可能に連通され、密閉性を有し、内部に攪拌装置を有する。反応槽の反応液の流出口に三方弁が連通され、三方弁には、上部に入口及び下部に出口が形成された第２処理カラムの入口が着脱自在に連通して、第２処理カラムは交換可能になっている。
また、反応槽内と連通している貯留槽は、反応槽内に連通されて反応槽にアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を供給する。この場合、貯留槽内には加熱装置が設けられることが好ましく、また、この加熱装置は、加熱槽の加熱装置と共に制御され、加熱槽と触媒貯留槽との温度をほぼ同一に設定することが望ましい。
第１処理カラムは、酸吸着剤及び水分吸着剤が充填されたものであり、第２処理カラムは、塩基吸着剤及び水分吸着剤が充填されたものである。
ここで、第1及び第２処理カラムには、含水率により色変化する水吸収機能測定用のインジケータ及び／又はｐＨ変化により色変化する吸着剤機能測定用のインジケータを含めることが好ましい。この場合、カラム容器は一部又は全部の壁が透明であることが好ましい。【０００９】
（２）前記三方弁は電磁弁からなり、また、グリセリンを主とする層と脂肪酸アルキルエステルを主とする層とを識別する感知センサーが反応槽と三方弁との間に配され、感知センサーに基づいて三方電磁弁の開閉を制御する上記（１）記載のバイオディーゼル燃料油製造装置。
（３）加熱槽の流出口と前記第１処理カラムの入口との間及び／又は前記反応槽の流出口と前記第２処理カラムとの間に、多数の孔を有する目皿が設置さている上記（１）又は（２）に記載のバイオディーゼル燃料油製造装置。【００１０】
（４）上記（１）記載のバイオディーゼル燃料油製造装置に使用されるアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液の貯蔵槽が、着脱自在のカラムであるとともに、バイオディーゼル燃料油の製造装置に装着する前はアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を保存する防湿性容器。【００１１】
（５）上記（１）記載のバイオディーゼル燃料油製造装置に使用される交換可能な前記第１処理カラム又は前記第２処理カラムであって、前記カラム容器内には、含水率により色変化する水吸収機能測定用のインジケータ及び／又はｐＨ変化により色変化する吸着剤機能測定用のインジケータが含まれ、該カラム容器の少なくとも一部が透明壁で構成されている交換可能な吸着剤充填カラム。
（６）前記カラム容器がカラム容器本体と熱収縮性フィルムからなることを特徴とする上記（５）記載の吸着剤充填カラム。
（７）前記容器本体には該入口及び出口を密封する易開封性フィルムルが設けられる上記（５）または（６）に記載の吸着剤充填カラム。
（８）前記出口の易開封性フィルムが折り返しピール部を有する上記（７）に記載の吸着剤充填カラム。【００１２】
（９）下記１）〜５）の工程を包含することを特徴とするバイオディーゼル燃料油の製造方法；
１）原料油脂を流動状態にする温度以上、エステル交換反応に用いられる低級アルコールの沸点より低い温度以下で加熱する工程、
２）酸吸着剤及び水分吸収剤が充填された第１処理カラムに、上記１）の工程を経た原料油脂を通して、該原料油脂中の水分及び遊離脂肪酸を除去する工程、
３）上記２）工程の原料油脂を反応槽に導入し、且つ該アルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を反応槽に導入して、原料油脂と該溶液を混合攪拌してエステル交換反応する工程、
４）  ３）の工程で得られた反応液を、グリセリンを主とする層と脂肪酸アルキルエステルを主とする層とに自重又は遠心分離で層分離させてグリセリンを主とする層を取り出す工程、
５）塩基吸着剤及び水分吸収剤が収納された第２処理カラムに、４）の工程の脂肪酸アルキルエステルを主とする層の液を通して、該脂肪酸アルキルエステルを主とする層中の水分及び不純物を除去する工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバイオディーゼル燃料油の製造方法及び製造装置によれば、簡単に輸送機関用燃料として使用可能なバイオディーゼル燃料油を得ることができる。また、本発明のバイオディーゼル燃料油を製造する製造装置によれば、第１処理カラムは原料の水分、遊離脂肪酸等の不純物を除去する交換可能な吸着剤カラムであり、第２処理カラムは脂肪酸アルキルエステル中の触媒などの不純物を取り除く吸着剤カラムで、共に交換可能なものである。第１処理カラム及び第２処理カラムの設置、及びこれを交換可能にしたことにより、従来の原料の水分、不純物除去のための大掛かりな装置などが不要となり装置の小型化を図ることができる。また、第１処理カラム及び第２処理カラムを交換可能とすることで、その工程において常に、燃料油製品の品質を安定維持させることができる。特に、第１処理カラム及び第２処理カラムの機能低下等が分かるように、水吸収機能測定用のインジケータ及び／又は吸着剤機能測定用のインジケータをカラムに混入すれば、適切な時期にカラムを交換することが判別でき、誰もが簡単に安定した品質の燃料油である脂肪酸アルキルエステルを得ることができる。
また、原料油脂は酸化されると燃料油の性能を劣化させる。製造装置においては、原料油脂が得られ次第、速やかに燃料油を製造し、それを速やかに用いることが求められる。この点で、本装置は小型であり、原料油脂の少量使用、燃料油の少量生産が可能であり、細かい要望に応えることができる。更に本装置の製造工程ではアルカリ触媒法を使用するが、アルカリ触媒は皮膚に触れると皮膚組織を破壊する危険があり、素人が扱うのは危険であったのに対し、本発明の防湿容器は安全に取り扱えるようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明を実施する形態の一例であって、バイオディーゼル燃料製造装置の概略縦断面図である。図２は、本発明に係る吸着剤充填カラムを製造装置に取り付ける際の縦断面図である。
図１に示すように、バイオディーゼル燃料製造装置１は、台車２上に、支持ワーク３が組まれ、支持ワーク３に上部から順に加熱槽４、第１処理カラム５、反応槽６、三方弁７、第２処理カラム８、製品貯蔵タンク９を有する。また、支持ワーク３の側面には反応槽６内に連通されて反応槽６にアルカリ触媒を溶解した低級アルコールを供給する貯蔵槽１０及び三方弁７に連通するグリセリン回収槽１１が設けられる。【００１５】
加熱槽４は上部に取り外し可能な円盤状の１００メッシュの網１２と有底の円筒タンク本体１３とからなる。原料油脂は１００メッシュの網１２の上から供給される。１００メッシュの網１２により大きな固形物が除去される。円筒タンク本体１３にガス流入口１４が設けられ、ガス流入口１４はパイプ１５を介して三方コック１６に連通し、三方コック１６の上部供給口より加圧空気が加熱槽４内に供給される。加圧空気は加熱槽４を経由し、その下部に設けられた第１処理カラム５を加圧して第１処理カラム５中にある原料油脂を下方に速やかに移動させる。尚、三方コック１６にはパイプ１７が接続され、反応槽６内に加圧空気を供給することができる。
加熱槽４には加熱装置１８が取り付けられ、加熱装置１８のヒータ１９は加熱槽４内に配せられ、またヒータ２０は貯蔵槽１０に配される。加熱装置１８は図示しない制御装置によって各ヒータの温度が制御されており、各槽内がアルカリ触媒を溶解したアルコール溶液に使用されるアルコールの沸点より低い温度になるように設定されている。
加熱槽４の底壁の中央には流出口２１が形成され、流出口２１と第１処理カラム５と連通する流路にはフィルタ２２、第１処理カラム５の蓋体２４、及びその開口２４ａが配せられている。フィルタ２２は１０〜５０μｍのポアサイズであり、円盤状の１００メッシュの網１２では取り除けなかった固形分の除去がされる。【００１６】
図２に示すように、カラム容器２３の外側壁には予め突起部２６が形成され、カラム容器２３はその突起部２６と蓋体２４に設けた締結具２５を介して取り外し可能に設けられる。蓋体２４の開口２４ａの広口面はカラム容器２３の上部入口２９と嵌合し、またその開口２４ａの広口面の上方流路には目皿２７が形成される。多数の孔を有する目皿２７は、上部からの液がカラムに入る際に、一旦これに流れて吸着剤層に滴下するようになっている。蓋体２４の下部周縁には弾性リング（ポリウレタン）２８の装着部６３が形成され、カラム容器２３との嵌合時に、弾性リング２８がカラム容器２３の入口２９周縁端を押圧する。これにより、第１処理カラム５の入口２９がシールされる。【００１７】
また、図２に示すようにカラム容器２３は上部に大径な入口２９が形成され、底部に出口３０が形成される。容器本体２３の入口２９はカラム交換の際に、蓋体２４に対して相対的に離間または位置ずれする。
カラム容器２３の側壁の一部は少なくとも一部が透明壁となっており、さらに、カラム容器２３の底部に吸着剤を保持するフィルタ３１が設けられ、吸着剤の下流への漏洩を防止している。
なお、装着前はカラム容器２３の入口２９及び出口３０は、イージーピール可能な防湿フィルム（易開封性フィルム）６４でシールされ（図１では入口及び出口のフィルムは既に設置した状態であるため、そのフィルムを示していない。）、装着の際に簡単に剥がして開口させることができる。特に、その内容物の噴出を防止するためにカラム下端を覆っている防湿フィルム６４としては、容器取り付けの際に剥がすことが容易なように、フィルムが折り返しピール部を有した物を使用することが好ましい。【００１８】
第１処理カラム５は交換可能なカートリッジ形態であることから、カラム容器は、吸着剤の保存容器でもある。このため、保存期間中に吸湿して吸着性能が落ちないように防湿性の材質、例えばオレフィン系のプラスチック、ガラスなどが用いられ、カラムの両端、すなわち、原料油脂の入口、出口となるところは使用するまでは防湿性フィルムでシールされているなど、防湿性を有するもので密封構造のものが好ましい。特に好ましいのは、カラム容器を硬質プラスチックからなるカラム容器本体と、その中に収容される熱収縮性防湿フィルムとの組み合わせである。吸着剤は熱収縮性フィルムに密封されており、原料油脂の入口、出口に相当するところは、イージーピール可能な構造となっている。このような構造のものであると、使用にあたり、カラムを本発明装置に装着したとき、イージーピールにより、原料油脂の入口、出口に相当する部分が解放されるが、カラム容器本体の内壁に沿ったフィルムは内壁に付着したまま残り、内壁と吸着剤の間を液が流れてしまうことで吸着剤による吸着作用を受けないものを極力避けることができる。熱収縮性防湿フィルムは使用する前、吸着剤を密封した後に熱により収縮させてもよいし、エステル交換反応時の温度で収縮するようになされていてもよい。収縮させるための加熱温度は、フィルムを製膜するときの延伸温度より高く、フィルムの融点より低い温度であり、フィルムが複数の樹脂の積層構造であるときは、その構成樹脂中であって且つ延伸がなされた樹脂中で最も融点の低い樹脂の融点より低い温度である。さらに、後者の場合には前記条件に加え、延伸温度をエステル交換反応時の温度より低くする。このような熱収縮性防湿フィルムを熱収縮させるとき、カラム容器２３の入口２９付近は熱収縮させないようにする。それにより、熱収縮性フィルムは入口２９で折り返されて突起部２６を覆いながら容器２３に装着することができる。【００１９】
第１処理カラム５では、原料油脂中に水分及び遊離脂肪酸が含まれているので、これらの除去を行う。従って、第１処理カラム５に充填される吸着剤は、塩基性吸着剤と水分吸収剤からなる。
塩基性吸着剤は、遊離脂肪酸を吸着するものであり、塩基性アルミナ、アルカリ処理活性炭、塩基性シリカゲルなどが例示されるが、吸着効率の点から塩基性アルミナが好ましい。
また、水分吸収剤としてモレキュラーシーブスやシリカ等が例示され、例えば、シリカにあっては、機能変化（水分の吸着能）の測定用のインジケータとして、含水率の変化により色変化する塩化コバルトを含有するシリカを充填することが好ましい。測定用インジケータ含有のシリカの場合にはよく知られているように、水分の吸着能が落ちてくると青色から薄いピンク色に変わることで明瞭に認識することができる。シリカは、カラム中には塩基性吸着剤と混合しても良いし、層状にしてもよい。【００２０】
塩基性吸着剤と含水率の変化により変色する変色剤とシリカとの含有比率は原料油脂の種類、素性によってそれぞれ適宜量用いられる。遊離脂肪酸や水分は、原料油脂の種類、素性によって大分異なることが一つの理由である。もう一つの理由は、第１処理カラム５の吸着能が限界に来ているかどうかは、含水率の変化による変色剤を用いているため、遊離脂肪酸の吸着余力があるかどうかを直接示すものではないからである。【００２１】
測定用インジケータである変色剤が外から変色したことがわかるように、変色剤に接するカラム容器の少なくとも一部は透明にする。透明な部分はカラム容器の原料油脂出口付近が好適である。吸着カラム中の吸着剤は概ね白色が多いが、アルカリ処理活性炭のように黒色もあるので、変色が明瞭に見分けられないこともある。そのような場合には特に必要になるが、そうでない場合であっても、吸着剤の中に均一に変色剤を混ぜるのではなくて、原料油脂の出口付近に変色剤単独か、白色の吸着剤に高濃度に分散させた層を別に設け、その部分に接するカラム容器の少なくとも一部だけ透明材質のものとする構造が好適である。
したがって、遊離脂肪酸がどの程度除かれているかは、原料油脂の種類と素性について、水分がこの程度除去されれば遊離脂肪酸もこの程度除去されているとの経験値から求められた値から決めることができ、これをもとに含水率の変化により変色する変色剤とシリカと塩基性吸着剤の含有比率を選定するのが最善の手段である。【００２２】
本発明の装置において、前記第１処理カラム５の出口３０は着脱ハンドル３３及び繋ぎパイプ３４を介して反応槽６に連通される。反応槽６は、密閉性を有し、内部に攪拌機３５を有する。反応槽６には上述したように加圧空気を取り込むことができるパイプ３６とアルカリ触媒を溶解した低級アルコールの貯蔵槽１０からの取り込みパイプ３７が連通されている。上記したように、遊離脂肪酸と水分が除去された原料油脂は加温又は加熱された状態で反応槽６に供給され、アルカリ触媒を溶解したアルコール反応溶液も加温又は加熱された状態でその貯蔵槽１０から流入口３７より反応槽６に投入される。【００２３】
アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、カリウムアルコラートなどのカリウム触媒；水酸化ナトリウム、酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ナトリウムアルコラートなどのナトリウム触媒；水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどのマグネシウム触媒；水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのカルシウム触媒；水酸化バリウム、炭酸リチウムなどが例示されるが、好適にはカリウム触媒が用いられる。低級アルコールとしてはｎ−ブタノール、イソブチルアルコールなど、炭素数が１〜１０、好適には１〜４のアルコールである。【００２４】
アルカリ触媒の量は、原料油脂に対し０．３〜３．０質量％、好ましくは０．６〜２．０質量％である。また、低級アルコールの添加量は、原料油脂１００ｇに対し、０．１５〜０．７５モル、好ましくは０．２５〜０．３５モルである。アルカリ触媒は皮膚に触れると皮膚組織を破壊する危険がある。アルカリ触媒貯蔵槽１０は、予め、アルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を作り、それを保存する容器をそのままアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液の貯蔵槽として、本発明の製造装置に着脱自在に接続される容器からなることが好ましく、こうすることで取り扱いやすいものにすることができる。保存容器兼貯蔵槽１０に用いられるものは防湿性のものがよく、例えばポリエチレンのような防湿性を有するプラスチックが好適である。【００２５】
反応槽６では、原料油脂とアルカリ触媒を溶解した低級アルコール溶液を反応槽に移した後、撹拌機３５により撹拌してエステル交換反応を行う。反応後、攪拌を止め、グリセリンを主とする層（重層）と脂肪酸アルキルエステルを主とする層（軽層）とに層分離させる。層分離は、重力分離である。重力分離の代わりに遠心分離としてもよい。
反応槽６は、その底壁の流出口３８が三方弁７に連通され、三方弁７は本形態においては、電磁弁で形成されている。従って、三方電磁弁７は、層判別センサー３９と連動制御され、グリセリンを主とする層は連結パイプ４０及び駆動ポンプ４１を介してグリセリン回収槽１１に、脂肪酸アルキルエステルを主とする層はエステル交換反応後の吸着カラムである第２処理カラム８に流入させる。尚、三方弁７は通常の手動弁とし、目視確認によって上記操作を行っても良い。また、回収槽１１は着脱可能なタンクとなっている。【００２６】
反応槽６からの不純物を含有する脂肪酸アルキルエステル層のエステルは、ｐＨ変化及び／又は含水率変化により変色する吸着剤及び／又は水分吸収剤の機能変化を測定する測定用インジケータである変色剤と活性白土を含有する吸着剤が充填された第２処理カラム８に通される。第２処理カラム８の容器本体等は上述した第１処理カラム５と同様な構造又は構成となっている。三方コック１６にはパイプ１７が接続され、反応槽６に設けられたガス流入口３６より加圧空気が流入するようになっている。加圧空気は反応槽６を経由し、その下部に設けられた第２処理カラム８を加圧して不純物を含有する脂肪酸アルキルエステル層のエステルを下方に速やかに移動させる。
第２処理カラム８内部に充填される吸着剤は、活性白土が主となるが、この他、酸性白土、活性炭、シリカ、フロリジル、アルミナ、活性アルミナ、ゼオライト、モレキュラーシーブス、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、アルコール吸着樹脂、吸水樹脂などが例示される。
このうち、活性白土は酸性であり、吸着剤全体も酸性である。しかるに脂肪酸アルキルエステルを主とする層中に含まれているアルカリ触媒の影響で活性白土は徐々にアルカリ性に変化していく。活性白土が酸性からアルカリ性に移行するとき、他の不純物も概ね吸着される。【００２７】
測定用インジケータとしては、上述した含水率の変化により変色する変色剤によってカラム交換時期を判断しても良い。また、ｐＨ変化により変色する変色剤によってカラム交換時期を判断しても良い。
また、ｐＨの変化を示す測定用インジケータとしては、水や低級アルコールに難溶であり、ｐＨが７前後で変色するものが好適に用いられ、例えば、フェノールレッド（フェノールスルホフタレイン）等のＰＨ指示薬が例示される。含水率の変化により変色する変色剤としては、エステル交換反応前用吸着カラムの場合と同様、塩化コバルトを含有するシリカゲルが感度に優れ、好適である。
インジケータは、第１処理カラム５と同様に吸着剤と混合しても良いし、層状にしてもよい。【００２８】
本発明の装置において、前記第２処理カラム８の出口４２は、着脱ハンドル４３及び繋ぎパイプ４４を介して製品貯蔵タンク９に連通される。製品貯蔵タンク９では、汲み上げポンプ４５、送り出しバルブ４６を介して、製品バイオディーゼル燃料油が送り出される。【００２９】
次に、このように構成されたバイオディーゼル燃料油の製造装置を用いて、その燃料油の製造方法について説明する。
本発明の製造方法で使用される原料油脂は、好適には植物に由来するバージン油脂か、その廃食用油であるが、動物油脂も使用可能である。植物由来のものとしては、ヤシ油、パーム油、パーム核油、菜種油、大豆油、ひまわり油、コーン油などが例示される。【００３０】
先ず、加熱槽４において、原料油脂を流動状態にする温度以上、エステル交換反応に用いられる低級アルコールの沸点より低い温度以下で原料油脂を加熱する。
後述のエステル交換反応は、低級アルコールの沸点より低い温度であって、原料油脂を流動状態とする温度でなされる。そのため、原料油脂が既に流動性を有する場合には加熱は不要であるが、反応温度近くまで上げておくのは効果的である。ここで低級アルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコールなど、炭素数が１〜１０、好適には１〜４のアルコールを指す。例えば、メタノールの場合には、エステル交換反応が好適には５５〜６０℃でなされるので、加熱槽４において、予め５５〜６０℃に加熱するのが好ましい。【００３１】
次に、原料油をフィルタ２２に通して、加熱原料油脂中の固形分を除去する。
原料油脂中には上記のような温度にしても尚、固形分が混入していることがあるので、その除去をする。好適には反応前と製造終了直前に除去する。反応前においては１０〜５０μｍ程度のメッシュフィルタ２２が、製造終了直前においては１〜５μｍ程度のメッシュフィルタが必要により使用される。原料油脂が加温するまでもなく、もともと液状の場合には、固形分の除去を加温前に行ってもよい。【００３２】
次に、酸吸着剤及び水分吸収剤が充填された第１処理カラム５に通して、原料油脂中の水分及び遊離脂肪酸を除去する。原料油脂中に含まれている水分量や遊離脂肪酸量に応じた吸着剤構成の第１処理カラム５により行われるのが最善である。この場合、目視によって第１処理カラム５内の色変化を確認することができる。即ち、第１処理カラム５に充填されている吸着剤及び水分吸収剤の除去機能を容易に判断することができると共に容易に交換することができる。【００３３】
原料油脂を反応槽６に導入し、且つアルカリ触媒を溶解した上記低級アルコールの溶液が貯蔵された触媒貯蔵槽１０から、アルカリ触媒を溶解したアルコール溶液を反応槽６に導入する。原料油脂と該溶液を混合攪拌してエステル交換反応する。この際、原料油脂とアルカリ触媒を溶解したアルコール溶液との温度がほぼ一致するように加温して置くことが好ましい。【００３４】
次に、反応槽６で得られた反応液を、グリセリンを主とする層と脂肪酸アルキルエステルを主とする層とに自重又は遠心分離で層分離させる。三方電磁弁７は、層判別センサー３９を備え、連動制御開閉により、グリセリンを主とする層が連結パイプ４０及び駆動ポンプ４１を介してグリセリン回収槽１１へ回収される。脂肪酸アルキルエステルを主とする層は、エステル交換反応後の吸着カラムである第２処理カラム８に流入させる。
この場合、三方弁７は通常の手動弁とし、目視確認によって上記操作を行っても良い。【００３５】
塩基吸着剤及び水分吸収剤が充填された第２処理カラム８には、脂肪酸アルキルエステルを主とする層の液を通して、該脂肪酸アルキルエステル中の水分及び不純物を除去する。  この場合も第１処理カラム５と同様に、目視により第２処理カラム８の交換時期を判断することができる。
第２処理カラム８からの製品バイオディーゼル燃料油は、必要により固形物除去用にフィルタを通した後に製品貯蔵タンク９に収容し、その供給要望に応じて適宜、送りバルブ４６を介して送りだされる。
このような構成にあっては、第１及び第２処理カラム８で不純物、副生成物を正確且つ簡単に取り除くことができる。このため、装置が小型化でき、資金が少なくてもバイオディーゼル燃料油を製造することができ、しかも品質の高いものを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のバイオディーゼル燃料油を製造する製造装置は、装置が小型化でき、資金が少なくても製造することが可能であり、本発明に係るインジケータを含む吸着剤カラムを用いることにより、誰もが簡単に輸送機関用燃料として使用可能なバイオディーゼル燃料油を製造することができる産業上の利用可能性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るバイオディーゼル燃料油の製造装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る吸着剤充填カラムを製造装置に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・バイオディーゼル燃料油の製造装置
４・・・加熱槽
５・・・第１処理カラム
６・・・反応槽
７・・・三方弁
８・・・第２処理カラム
９・・・製品貯蔵タンク
１０・・アルカリ触媒貯蔵槽
１１・・グリセリン回収槽
２３・・カラム容器
２７・・目皿
２８・・弾性リング
【図１】
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【図２】
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